Care este secretul durabilității betonului fabricat de romani?


Misterul a fost dezlegat de cercetătorii MIT și Harvard.

Structurile din beton, ridicate de constructorii Romei Antice, care au supraviețuit până în prezent, întotdeauna i-au fascinat pe constructorii moderni, datorită preciziei calculelor și mai ales durabilității.

Un grup de cercetători ai Institutului de Tehnologie din Massachusetts (MIT) și Universitatea Harvard și-a pus întrebări în privința rezistenței numeroaselor monumente de arhitectură romane, care par să aibă proprietăți de ”auto-vindecare”.

După examinarea sub microscop a particulelor din betonul antic, aceștia au descoperit că anticii preparau betonul cu var neted, un material în stare pură, spre deosebire de varul stins, utilizat în industria construcțiilor moderne. Anume acest lucru a făcut ca structurile din beton nearmat să reziste timp de 2.000 de ani.

Cercetarea a fost condusă de profesorul de inginerie civilă și de mediu al MIT, Admir Masic, care este și autorul principal al unui studiu publicat în revista ”Science Advances” în ianuarie 2023. 

Masic și echipa sa și-au concentrat atenția asupra bucăților de carbonat de calciu alb despre care se știa că romanii îl utilizau la filtrarea betonului. Aceste rămășițe de var erau considerate anterior drept dovezi ale unor erori tehnologice la amestecarea betonului.

Dar Masic și colegii lui au pus la îndoială percepția precum că prezența fragmentelor respective se datorează lipsei cunoștințelor sau controlului calității.

”Dacă romanii au depus atât de mult efort pentru a realiza un material de construcție remarcabil, urmând în detaliu toate rețetele care au fost optimizate de-a lungul multor secole, de ce ar depune atât de puțin efort pentru a asigura producerea unui produs final bine amestecat”, s-a întrebat Masic.

Examinarea formei și structurii fragmentelor a arătat că depunerile s-au format la temperaturi extreme, așa cum ar fi fost create prin prepararea betonului cu var nestins (oxid de calciu), proces care eliberează multă căldură și este cunoscut sub numele de „amestecare la cald”. Acest lucru este în contrast cu procesele curente tipice de fabricare a betonului, care utilizează var stins cu apă (hidroxid de calciu), făcându-l mai puțin reactiv.

Amestecarea la cald conferă fragmentelor de var o „arhitectură fragilă a nanoparticulelor”. Îndată ce se formează fisuri minuscule în beton, ele fracturează fragmentele, iar atunci când apa ajunge la aceste particule, creează o soluție saturată de calciu care curge în fisuri și se recristalizează pentru a le „vindeca”, a explicat savantul.

Beneficiile amestecării la cald sunt duble: În primul rând, atunci când betonul este încălzit la temperaturi înalte au loc procese chimice care nu sunt posibile cu varul stins, obținându-se compuși care altfel nu s-ar forma; în al doilea rând, temperatura sporită reduce semnificativ timpul de întărire și așezare, deoarece toate reacțiile sunt accelerate.

Construcția este astfel finalizată mai devreme și rezistă mai mult timp, a conchis cercetătorul.

Concluziile echipei au fost probate experimental, ambele metode fiind executate simultan. Cea ”romană” a demonstrat faptul că tehnologia antică a fost gândită pentru milenii.

Autorii studiului intenționează să patenteze o formulă nouă pentru fabricarea betonului, care ar fi nu doar mai durabil, ci și mai prietenos mediului.

La cercetare au participat și savanți din Italia și Elveția, care au furnizat documente privind utilizarea de către latinii antici a lavei vulcanice în construcții – un alt element responsabil pentru calitatea construcțiilor romane.